Работа 3.6 Дифференциальная защита трансформатора

Цель работы: Ознакомиться с принципиальной электрической схемой, принципом работы и порядком испытания дифференциальной защиты трансформатора.

Краткие теоретические сведения

На рисунке 3.21 приведена схема дифференциальной защиты трансформатора на оперативном переменном токе. Схема, поясняющая алгоритм работы защиты на микроконтроллере Siemens Logo 230 RC, приведена на рисунке 3.22.

При подаче напряжения на схему загорается зеленая сигнальная лампа HLG1.

При нажатии на кнопку включения SB1 «Пуск» включаются контакторы КМ1 и КМ2 и на защищаемый трансформатор подается напряжение. Загораются красные сигнальные лампы HLR1 и HLR2, получая питание через контакты КМ1.2 и KM2.2 соответственно. Зеленая сигнальная лампа HLG1 гаснет. При отпускании кнопки SB1 обмотки контакторов получают питание через нормально разомкнутый контакт контактора КМ1.1.

При нажатии на кнопку SB2 «Стоп» контакторы КМ1 и KM2 отключаются. Напряжение с линии и защищаемого трансформатора снимается. Красные сигнальные лампы HLR1 и HLR2 гаснут, зеленая HLG1 – загорается.

При коротком замыкании в точке K1 (КЗ в зоне действия защиты) обмотка реле тока, включенная на разность токов в начале и конце защищаемой зоны, получает питание, и контакт КА1.1 токового реле размыкает цепь питания контактора KM1.

При коротком замыкании в точке K2 (КЗ вне зоны действия защиты) разность контролируемых токов мала, токовое реле не срабатывает. Таким образом, защита действует только при коротком замыкании на защищаемом трансформаторе.

При исчезновении напряжения питающей сети контакторы отключаются. При восстановлении напряжения в сети контакторы остаются отключенными (самовозврата схемы не происходит).

В эксперименте рассмотренный алгоритм реализован на основе программируемого контроллера.

Логическая схема работы защиты на микроконтроллере Siemens Logo 230 RC соответственно на рисунке 3.23, а описание блоков логической схемы защиты в таблице 3.21.

Рисунок 3.21 – Принципиальная электрическая схема

Рисунок 3.22 – Схема, поясняющая алгоритм работы защиты

Рисунок 3.23 – Логическая схема работы защиты

Таблица 3.21 – Описание блоков логической схемы защиты

Блок логической схемы	Описание блока
AI1	Вход аналогового датчика
I1	Контакт кнопки «ПУСК»
I2	Контакт кнопки «СТОП»
Q1	Выход/контакт контакторов КМ1 и KM2
SF001	Аналоговый пороговый выключатель ( и ДЗТ)

Электрическая схема соединений аппаратуры блоков лабораторного стенда для испытания дифференциальной защиты линии электропередачи приведена на рисунке 3.24, а перечень аппаратуры соответственно в таблице 3.22.

Рисунок 3.24 – Электрическая схема соединений дифференциальной защиты трансформатора

Таблица 3.22 – Перечень аппаратуры

Обозначение	Наименование	Тип	Параметры
А1	Однофазный трансформатор	372.1	80 ВА; ~ 220 / 198 – 242 В
А2, А9	Контактор		~ 660 В / 4 А ~ 380 В / 10 А
А3	Модель линии электропередачи	313.3	220 В / 0,3 А
А4	Блок измерительных трансформаторов тока и напряжения	401.1	3 трансформатора тока ~ 0,3 А / 3 В 3 трансформатора напряжения ~ 600 В / 3 В
А5	Блок преобразователей напряжения		4 преобразователя ~ 50 В, 5 В / 5 В
А6	Блок программируемого контроллера	384.1	Siemens Logo 230 RC
А7	Блок световой сигнализации	355.1	~ 220 В
А8	Кнопочный пост управления	354.1	~ 240 В / 10 А
P1	Измеритель тока и времени		0 – 5 А / 0,01 – 999 с

Программа работы

1. Изучить принцип работы ДЗТ.

2. Изучить электропитание и назначение блоков лабораторного стенда для испытания ДЗТ.

3. Исходные данные для исследования ДЗТ выбираются по заданию преподавателя в соответствии с таблицей Б.4 приложения Б.

4. Расчетным путем определить значения токов короткого замыкания в точках К1 и К2 линии электропередачи. Методика расчета приведена в приложении В.

5. Расчетным путем определить значения тока срабатывания защиты и тока уставки ТО на микроконтроллере Siemens Logo 230 RC. Методика расчета приведена в приложении Ж.

6. Результаты расчета привести в таблицах 3.23 и 3.24.

7. Задать значения параметров линии электропередачи в соответствие с заданным вариантом таблицы Б.4.

8. Задать значение тока уставки ( и ) ДЗТ в программе микроконтроллера Siemens Logo 230 RC (рисунок 3.23) в соответствие с таблицей 3.24.

9. Собрать схему соединений аппаратуры блоков лабораторного стенда в соответствии с рисунком 3.24.

10. Установить правильность работы ДЗТ при коротких замыканиях в точках К1 и К2. Результаты испытаний занести в таблицу 3.24.

11. Проанализировать результаты испытаний и сделать выводы.

Таблица 3.23 – Результаты расчета параметров схемы замещения

электрической сети до точки К1 и К2

№	Результаты расчета до точки К1	Результаты расчета до точки К2
, Ом	, Ом	, Ом	, Ом	, Ом	, Ом	, Ом	, Ом	, Ом	, Ом	, Ом

Таблица 3.24 – Результаты расчета и эксперимента работы ДЗТ

Результаты расчета	Результаты эксперимента
№	, В	, Ом	, Ом	, А	, А	, А	, у. е.	, А	, с	, А	, с

Порядок выполнения экспериментальной части работы:

1. Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.

2. Соедините блоки А5 и А6 шнурами питания с однофазным источником G1.

3. Соедините гнезда защитного заземления « » устройств, используемых в эксперименте, с гнездом «РЕ» источника G1.

4. Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений (рисунок 3.24).

5. Коэффициент трансформации однофазного трансформатора А1 установите равным 1,0.

6. Задать значения параметров линии электропередачи А3 в соответствие с заданным вариантом таблицы Б.4.

7. Приведите в рабочее состояние персональный компьютер, запустите программу Logo!Soft Comfort V5 и введите логическую схему (рисунок 3.23).

8. Задать значения уставок и (блок SF001) в программе микроконтроллера Siemens Logo 230 RC (рисунок 3.23) в соответствие с таблицей 3.24.

9. Включите источник G1. О наличии напряжений на его выходе должен сигнализировать светящийся светодиод. Включите выключатели «СЕТЬ» блоков А5, А6 и P1.

10. Загрузите программу в контроллер и запустите ее на исполнение.

11. Нажмите кнопку «Пуск» поста управления А8. В результате включатся контакторы А2 и А9 (выключатели Q1 и Q2) на защищаемый трансформатор А1 будет подано напряжение. Об этом будут сигнализировать две загоревшиеся красные лампы в блоке А7. Зеленая лампа в блоке А7 погаснет.

12. Смоделируйте короткое замыкание на защищаемом трансформаторе в точке К1. Для чего воткните проводник «П» в гнездо (вывод «а» трансформатора А1). В результате сработает дифференциальная защита и поврежденный трансформатор без выдержка времени отключится от источника питания выключателями Q1 и Q2 (контакторами А2 и А9). Красные лампы в блоке А7 погаснут, а зеленая загорится.

13. С индикаторов измерителя Р1 считайте значение тока короткого замыкания (в точке К1) и время работы защиты.

14. Результаты испытаний занести в таблицу 3.24.

15. Выньте проводник «П» из гнезда.

16. Нажмите кнопку «Пуск» поста управления А8. В результате включатся контакторы А2 и А9 (выключатели Q1 и Q2) на защищаемый трансформатор А1 будет подано напряжение. Об этом будут сигнализировать две загоревшиеся красные лампы в блоке А7. Зеленая лампа в блоке А7 погаснет.

17. Смоделируйте короткое замыкание на защищаемом трансформаторе в точке К2. Для чего воткните проводник «П» в гнездо (контакт 1 контактора А9).

Если защита не сработает в течении времени 1 с и поврежденный трансформатор не отключится от источника питания выключателями Q1 и Q2 (контакторами А2 и А9), тогда необходимо в ручную отключить линию электропередачи А3 и трансформатор А1, нажав нижнюю кнопку «Стоп» поста управления А8, или вынуть проводник «П» из гнезда.

18. С индикаторов измерителя Р1 считайте значение тока короткого замыкания (в точке К2) и время работы защиты.

19. Выньте проводник «П» из гнезда.

20. По окончании эксперимента отключите выключатели «СЕТЬ» блоков А5, А6 и Р1. Отключите однофазный источник питания G1.

21. Результаты экспериментов занести в таблицу 3.24.

Контрольные вопросы

Работы 1.1 и 1.2

1. Принцип действия реле тока РТ-40 и реле напряжения РН-54. Основные элементы реле и их назначение.

2. Причины появления вибрации контактов электромагнитных реле и способы снижения вибрации.

3. Почему ток срабатывания реле РТ-40 при параллельном соединении обмоток увеличивается в два раза?

4. Почему для максимальных реле тока и напряжения коэффициент возврата меньше 1, а для минимальных реле – больше 1?

5. Как реализуется уставки реле РТ-40 и РН-54?

Работы 1.3 и 1.4

1. Принцип действия и основные элементы реле времени.

2. Основные типы реле времени.

3. Как производится регулирование времени срабатывания реле времени?

4. Принцип действия и основные элементы промежуточных реле переменного и постоянного тока.

5. Основные типы промежуточных реле.

5. Назначение промежуточных реле в устройствах защиты и автоматики.

6. Основные типы указательных реле и их применение.

Работы 2.1, 2.2, 3.1, 3.2, 3.3 и 3.4

1. Назначение и область применения МТЗ и ТО.

2. Принцип действия МТЗ и ТО.

3. Карта селективности МТЗ и ТО.

4. Расчет уставок МТЗ и ТО.

5. Назначение отдельных элементов схемы МТЗ и ТО.

Работы 2.3, 2.4, 3.5 и 3.6

1. Назначение и область применения ДЗЛ и ДЗТ.

2. Принцип действия ДЗЛ и ДЗТ.

3. Карта селективности ДЗЛ и ДЗТ.

4. Расчет уставок ДЗЛ и ДЗТ.

5. Назначение отдельных элементов схемы ДЗЛ и ДЗТ.